Linux中字符設(shè)備的創(chuàng)建過(guò)程

Linux中很多設(shè)備都是字符設(shè)備，使用ls -l查看/dev下的設(shè)備，前面帶c的都是字符設(shè)備。

字符設(shè)備的創(chuàng)建比較容易，而且有一套固定的模式，掌握了模式完全可以“套模板”。更多的精力應(yīng)該花在業(yè)務(wù)邏輯的部分。

Linux的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)，創(chuàng)建字符設(shè)備第一步就是給它分配設(shè)備號(hào)。如果是自己用，可以任意給定一個(gè)沒(méi)有用過(guò)的設(shè)備號(hào)，也可以讓系統(tǒng)自動(dòng)分配。但是如果要發(fā)布給不同的人不同的機(jī)器使用，就不能隨便。推薦使用系統(tǒng)自動(dòng)分配的方式。

下面代碼中根據(jù)有沒(méi)有給定設(shè)備號(hào)決定是指定還是自動(dòng)分配設(shè)備號(hào)，dev變量里包含了主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。MKDEV就是將兩個(gè)數(shù)字合成的。register_chrdev_region()函數(shù)注冊(cè)字符設(shè)備，alloc_chrdev_region()函數(shù)自動(dòng)分配設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)是關(guān)鍵，次設(shè)備號(hào)可以看成是該類設(shè)備的計(jì)數(shù)。通過(guò)MAJOR()可以得到主設(shè)備號(hào)。

字符設(shè)備一般會(huì)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，里邊包含了cdev結(jié)構(gòu)、設(shè)備數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)，可以根據(jù)自己實(shí)際需求添加。然后創(chuàng)建該結(jié)構(gòu)的指針。

分配完設(shè)備號(hào)，接下來(lái)給字符設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配存儲(chǔ)空間。

創(chuàng)建設(shè)備類

初始化字符設(shè)備、添加字符設(shè)備到內(nèi)核和創(chuàng)建設(shè)備。

這里涉及到一個(gè)結(jié)構(gòu)file_operations，這個(gè)結(jié)構(gòu)里包含了文件操作函數(shù)列表，所有操作這個(gè)字符設(shè)備的動(dòng)作函數(shù)地址都保存在這個(gè)結(jié)構(gòu)里。

結(jié)構(gòu)的定義在頭文件fs.h中，這個(gè)結(jié)構(gòu)有很多內(nèi)容，不過(guò)常用的就那么幾個(gè)。

如果沒(méi)遇到問(wèn)題，到這里字符設(shè)備就創(chuàng)建成功了。如果失敗，就會(huì)goto到錯(cuò)誤處理的地方，這里用goto是因?yàn)槭『笠亚懊婵赡苌暾?qǐng)的資源釋放掉，而且有順序，這里一定要注意。

在exit函數(shù)中要有對(duì)應(yīng)的注銷或釋放資源的操作，順序跟創(chuàng)建時(shí)相反，后創(chuàng)建的先釋放，先創(chuàng)建的后釋放。

下面要完成的工作就是實(shí)現(xiàn)file_operations結(jié)構(gòu)中的函數(shù)。對(duì)于簡(jiǎn)單的字符設(shè)備，最常見(jiàn)的操作是open、read、write、ioctl、release等。

open函數(shù)這里只是簡(jiǎn)單的獲取了一下字符數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體的指針。container_of函數(shù)很有意思，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)成員的地址找到結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)的地址。

read函數(shù)要實(shí)現(xiàn)將內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)傳到用戶空間的功能，copy_to_user()函數(shù)就是干這個(gè)的，第一個(gè)和第三個(gè)參數(shù)就是read函數(shù)的形參，中間是內(nèi)核的數(shù)據(jù)。這里的count是字節(jié)個(gè)數(shù)。

write函數(shù)實(shí)現(xiàn)的功能與read相反，使用copy_from_user()和memdup_user()函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)。

ioctl函數(shù)實(shí)現(xiàn)一些設(shè)備獨(dú)有操作的函數(shù)，i2c設(shè)備和spi設(shè)備就大量使用了ioctl。

release函數(shù)就是在設(shè)備文件關(guān)閉時(shí)需要做的操作。這里的關(guān)閉是指打開(kāi)該文件的文件描述符個(gè)數(shù)為0了，如果不為0只會(huì)將計(jì)數(shù)減1而不會(huì)真正調(diào)用release函數(shù)。

具體的實(shí)例可以參看Linux源碼中i2c-dev.c中i2c設(shè)備驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。

必要的頭文件：

編譯模塊并插入到內(nèi)核后，在/dev目錄下會(huì)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件。

在/sys/class下會(huì)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的設(shè)備類目錄。

ok，以上就是簡(jiǎn)單的創(chuàng)建字符設(shè)備的過(guò)程，通過(guò)字符設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)核與用戶空間的數(shù)據(jù)交換。學(xué)習(xí)字符設(shè)備的創(chuàng)建也是學(xué)習(xí)linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的第一步。